公路橋梁橋梁沉降段路基路面的施工技術(shù)分析
2016-07-05
在具體的公路橋梁軟土地基處理設(shè)計中，沉降控制的設(shè)計的主要原則之一是保持地基實際工后的沉降量在允許沉降量范圍內(nèi)，具體需要參照《公路橋梁軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。然而規(guī)范中規(guī)定的允許工后沉降表提供的是最大容許沉降量，目的是通過最大容許工后沉降量來制定地基加固標(biāo)準(zhǔn)以及評價加固質(zhì)量，會導(dǎo)致橋臺和路堤相鄰處以及不同路段的連接處出現(xiàn)錯臺，引發(fā)嚴(yán)重跳車，給公路橋梁運(yùn)行的舒適性和行車安全造成隱患。
1. 公路橋梁軟土地基處理設(shè)計概況
目前路面開裂以及跳車很多由路基的差異工后不均勻沉降導(dǎo)致，若路基總體有較大變形，工后沉降比較均勻才不會給行車產(chǎn)生不良影響，沉降不均勻即使控制工后沉降在一定范圍內(nèi)，存在差異工后沉降也會造成路面的開裂或引起跳車現(xiàn)象。需要在滿足規(guī)范規(guī)定的允許工后沉降基礎(chǔ)上控制工后差異沉降非常重要，是公路橋梁路堤設(shè)計中的關(guān)鍵控制因素之一。目前很多軟基處理方式，例如柔性樁復(fù)合地基、剛性樁復(fù)合地基以及設(shè)置垂直排水通道的預(yù)壓法等在公路橋梁軟土地基中應(yīng)用比較廣泛。目前這三種方式在軟土地基處理中控制工后沉降效果較好。目前大量的相關(guān)公路橋梁軟土地基工后沉降的設(shè)計計算方法和設(shè)計方法正在不斷完善，能夠促進(jìn)軟土地基上公路橋梁建設(shè)發(fā)展。
2. 設(shè)計基本原則以及思路
在沉降控制設(shè)計思路中，設(shè)計所遵循的基本原則是在滿足地基穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，滿足規(guī)范規(guī)定的公路橋梁容許工后沉降。在實際的公路橋梁運(yùn)行狀況中，在滿足規(guī)范規(guī)定的允許工后沉降范圍內(nèi)，控制工后差異沉降在公路橋梁路堤設(shè)計中非常重要。工后差異沉降的評定標(biāo)準(zhǔn)以公路橋梁縱坡要求和差異沉降引起的路面開裂為準(zhǔn)，根據(jù)《公路橋梁工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，確定汽車爬坡能力和發(fā)動機(jī)工作特性最大縱坡的規(guī)范取值。在公路橋梁軟土地基處理中首先需要滿足《公路橋梁軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》中相關(guān)的公路橋梁容許工后沉降以及公路橋梁安全舒適運(yùn)行和防止路面開裂的要求，此外還要綜合考慮軟土地基中公路橋梁建設(shè)以及運(yùn)行中軟土地基的承載力和穩(wěn)定性的要求。
若公路橋梁軟土深度較厚、路堤較高、工期要求較緊迫，定義為高等級公路橋梁，在工后沉降和工后差異沉降方面，橋頭路段的處理主要采取剛性樁復(fù)合地基法，一般路段上主要采取排水預(yù)壓法進(jìn)行軟土地基進(jìn)行處理，一般路段和橋頭路段的連接部分則采用變樁距或者變樁長的剛性樁復(fù)合地基法處理逐漸向預(yù)壓法處理的一般路段進(jìn)行過渡。根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果，樁長變樁距的設(shè)計方案較樁距變樁長更加合理，在路堤荷載作用下復(fù)合地基的最大沉降和平均沉降以及減小橫向差異沉降和縱向差異沉降方面都具有明顯的優(yōu)勢。因此一般在橋頭過渡路段的處理中剛性樁復(fù)合地基法采用樁長變樁距的設(shè)計方案。
若公路橋梁橋頭路段的深度較小、路堤較低、等級較低或工期要求相對寬松，一般采用柔性樁復(fù)合地基法以及預(yù)壓法進(jìn)行加固處理，一般路段的公路橋梁軟基處理采取排水預(yù)壓法，在橋頭路段以及其他結(jié)構(gòu)物路段與一般路段的連接部分采用變樁距的方式對兩者之間的差異沉降進(jìn)行平穩(wěn)過渡。軟土地基的公路橋梁銜接部分需要在采取地基處理方法之后用路堤預(yù)拋高方式提高過渡的平穩(wěn)性以達(dá)到控制差異工后沉降的目標(biāo)，正常預(yù)拋高連接路段縱坡坡度取在3到6‰以內(nèi)。
3. 工后沉降計算方法
3.1 預(yù)壓法計算
在采用預(yù)壓法進(jìn)行加固的公路橋梁軟土地基中，地基的沉降分為瞬時沉降、固結(jié)沉降以及次固結(jié)沉降（ ）。目前預(yù)壓法中在瞬時沉降的計算上沒有推薦的具體方法，通常將其涵蓋在修正系數(shù) 當(dāng)中。而固結(jié)沉降采用單向壓縮分層總和法進(jìn)行計算，用e-p曲線法或考慮土體應(yīng)力歷史的e-logp’曲線法來計算分層沉降。次固結(jié)沉降的發(fā)生原因為土骨架在持續(xù)的荷載下發(fā)生蠕變，往往公路橋梁軟土地基處理預(yù)壓法加固過程時間不長，不需要考慮其中次固結(jié)沉降的影響。
3.2柔性樁復(fù)合地基法計算
柔性樁復(fù)合地基法中，計算路堤荷載作用下的變形量需要將復(fù)合地基加固區(qū)域增強(qiáng)體以及土體整合起來，采用分層綜合的方法配合復(fù)合模量進(jìn)行壓縮變形的計算，下臥層采用地基土層原模量，具體計算公式為：
注：沉降計算修正系數(shù) ；對應(yīng)荷載效應(yīng)準(zhǔn)永久組合時基礎(chǔ)地面的附加應(yīng)力 ；加固區(qū)第i層樁土復(fù)合模量 ；地基第i層土的壓縮模量 ；基礎(chǔ)地面第i層土底面的距離 ；基礎(chǔ)地面計算點(diǎn)到第i層土底面范圍內(nèi)平均附加應(yīng)力系數(shù) ；加固區(qū)范圍土的分層數(shù) ；沉降變形計算深度范圍內(nèi)涂層總的分層數(shù) ；豎向排水時的土體固結(jié)度計算參數(shù)α、β。
結(jié)語
在軟土地基處理設(shè)計中需要注意其與施工規(guī)范規(guī)定的容許工后沉降未規(guī)定差異工后沉降控制標(biāo)準(zhǔn)，是否會出現(xiàn)橋頭跳車的情況。此外，軟土地基設(shè)計不僅要滿足規(guī)范設(shè)定的容許工后沉降，也要滿足工后差異沉降，其基本原則包括《公路橋梁軟土地基路堤設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》中關(guān)于滿足公路橋梁安全舒適運(yùn)行和避免路面開裂的相關(guān)要求，并且要綜合考慮滿足軟土地基上公路橋梁建設(shè)與運(yùn)行中軟土地基的承載能力和穩(wěn)定性。根據(jù)實際情況采用合理的公路橋梁軟土地基處理設(shè)計方案進(jìn)行公路橋梁軟土地基處理設(shè)計可以更加有效地過渡公路橋梁差異工后沉降，滿足公路橋梁車輛運(yùn)行的舒適性。針對公路橋梁軟土地基在處理閨房中的容許工后沉降所遇到一些不完善情況，并參照相關(guān)公路橋梁工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)公路橋梁運(yùn)行的實際狀況提出針對性的公路橋梁軟土地基處理設(shè)計遵循基本原則以及設(shè)計思路，分析探討軟土地基處理技術(shù)的沉降計算方法，提出公路橋梁軟土地基處理的設(shè)計方法，分析在公路橋梁橋頭軟土地基處理設(shè)計的應(yīng)用情況。
參考文獻(xiàn)
[1] 徐光明，曾友金，顧行文. 公路橋梁構(gòu)造物過渡段路基縱向差異沉降離心模型試驗研究[R]. 南京：南京水利科學(xué)研究研究報告，2009.
[2] 婁炎. 真空排水預(yù)壓法加固軟土技術(shù)[M]. 北京：人民交通出版社，2001.
[3] 婁炎，何寧. 對沉降速率法計算路堤剩余沉降的認(rèn)識[R]. 南京：南京水利科學(xué)研究研究報告，2009.
[4] 劉吉福，莫海鴻，魏金霞. 對沉降速率法確定卸載時機(jī)的認(rèn)識[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2006.25（2）：3518-3522.
[5] 陳云敏，賈寧，陳仁朋. 樁承式路堤土拱效應(yīng)分析[J]. 中國公路橋梁學(xué)報，2011，30（4）：7-11.
[6] 強(qiáng)小俊，趙有明，胡榮華. 樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)支承路堤土拱效應(yīng)改進(jìn)算法[J]. 中國鐵道科學(xué)，2009，30（4）：31-35.
[7] 亓樂，施建勇. 產(chǎn)生刺入的復(fù)合地基摩阻力計算方法[J]. 長江科學(xué)院學(xué)報，2009，26（4）：7-11.
